domingo, 4 de dezembro de 2011

Pilares Arborescentes

Os pilares arborescentes são um exemplo de uma estrutura interessante e cuja ligação à natureza é evidente. Uma aplicação brilhante deste sistema pode ser encontrado no aeroporto de Estugarda na Alemanha.


Depois de um par de horas (devido ao atraso do avião), a olhar pasmado e completamente absorvido, para esta cobertura contagiante, pareceu que finalmente algo se iluminou na mente e julgo ter percebido o conceito. Aparentemente são elementos com formas aleatórias mas... não são! Na realidade, a inclinação das barras segue uma razão física, lógica e, obviamente, natural. É fácil imaginar o número e tipo de aplicações em Arquitectura e Engenharia... Não tardou a tentativa de efectuar uma maqueta (talvez demasiado rudimentar) de um pilar arborescente...
Confesso que foi um desafio divertido a aplicação deste tipo de conceito estrutural numa zona coberta de um edifício (actualmente em construção).

A execução das maquetas permitiu clarificar que uma forma simples para "montar este puzzle" seria em posição invertida...

Algumas fotos mais recentes... Só falta pintar de verde e pôr a cobertura em malha estendida.


sexta-feira, 4 de novembro de 2011

Campos de Tensões

No início, a arte da construção consistia, essencialmente, em elevar algo...
... cedo se tornou a capacidade de transformar a natureza em benefício da humanidade.
Fabulosas as estruturas que se construíam apenas com conhecimentos empíricos e um profundo entendimento do caminho da cargas. Esta linha de pensamento é a base para qualquer engenheiro de estruturas e mantém-se, actualmente, como uma ferramenta para as recentes técnicas de dimensionamento e análise de estruturas. O rápido e recente desenvolvimento dos meios informáticos permitiu que os modelos numéricos fossem extensivamente aplicados nos processos de análise e, é tentador pensar, que uma boa análise depende apenas das capacidades computacionais, do refinamento da malha e da definição, com um rigor praticamente ilimitado, das características dos materiais. Uma análise não se restringe apenas a um número incontável de cálculos e de verificações! É essencial uma boa concepção e a compreensão do comportamento global da estrutura. Os modelos de campos de tensões são uma ferramenta que permite recuperar o conceito da compreensão do caminho das cargas, tratando de forma consistente e uniforme todas as regiões de betão estrutural. As principais vantagens são:
- é um método gráfico, permitindo a visualização do caminho das cargas e uma compreensão, sem precedentes, do comportamento estrutural (antes de se efectuar qualquer tipo de análise);
- sendo estabelecida em termos de condições de equilíbrio e de acordo com o teoria da plasticidade, em particular o teorema estático, conduz a que carga última de dimensionamento seja um minorante da carga de colapso;
- as zonas correntes e de descontinuidade são tratadas consistentemente e, essencialmente, com o mesmo rigor. De facto, a abordagem de dimensionamento, nos mais recentes documentos técnicos e normativos, para o esforço transverso, torção, ligação banzo/alma e outros, baseiam-se inteiramente nesta técnica;
- tem em consideração o betão após a fendilhação e o papel fundamental da pormenorização no processo de dimensionamento, permitindo a determinação das quantidades e distribuições de armaduras assim com a definição das zonas dos nós, para a verificação dos comprimentos de amarração e dimensões dos apoios.
Apesar das reconhecidas vantagens e dos esforços para a divulgação do método, a aplicação prática dos modelos de campos de tensões não se encontra totalmente generalizada. De facto, diferentes engenheiros poderão elaborar diferentes modelos de análise e consequentemente obter quantidades e distribuições de armaduras distintas para a mesma região. Este facto, embora pareça, não é propriamente um inconveniente: é importante relembrar que durante a concepção de uma solução estrutural para uma determinada obra, são estudadas diversas soluções, e todas válidas...

Hiperbolóide/Parabolóide


Frei Otto, um arquitecto e engenheiro Alemão, estudou intensivamente o conceito de estruturas leves elaborando ensaios muito interessantes com "bolhas de sabão". De facto, a bolha de sabão toma a forma que minimiza a superfície e o objectivo era essencialmente conceber estruturas que minimizassem o material. Este conceito permitiu-lhe conceber estruturas fabulosas.
Frei Otto (1925-...)
Um dos modelos elaborado pelo Frei Otto com as bolhas de sabão é efectivamente o hiperbolóide/parabolóide.
(a vista da foto faz inclusivamente lembrar um biquíni, que aparentemente também se rege pelo princípio da menor quantidade de material)

Um hiperbolóide/parabolóide é uma superfície tridimensional gerada com directrizes rectas o que é particularmente útil para a construção de cascas de betão estrutural, pois é possível gerar as formas tridimensionais através de cofragens rectas.

Os parabolóides/hiperbolóides foram extensivamente aplicados durante os anos 1960. Félix Candela (1910-1997), um engenheiro Espanhol que emigrou para o México em 1939 após ter combatido contra Franco na guerra civil de Espanha, aplicou este conceito de forma genial. Com profundos conhecimentos de geometria (o facto do Pai ser geómetra ajudou significativamente) concebia estruturas fabulosas cortando, intersectando, rodando, etc... hiperbolóides simples. Eis um excelente exemplo: O restaurante do Oceanário de Valência:
Não se pode deixar de notar, mais uma vez, as semelhanças com estruturas encontradas na Natureza. De facto uma concha do oceano que sobrevive a grandes profundidades está sujeita a enormes pressões hidroestáticas, o que condiciona decisivamente a sua forma...






O edifício de acesso ao Oceanário de Valência, também concebido por Candela...

Arte Estrutural


Existem e existiram diversos engenheiros que conseguiram efectivamente transformar a engenharia numa arte, através de obras fantásticas, com conceitos simples e claros, e garantindo uma excelente interacção entre a forma-função-estrutura.

Será "Arte Estrutural" um nome demasiado pretensioso? Numa primeira abordagem, aparenta ser, no entanto, vasculhando no dicionário os significados de algumas palavras concluímos que provavelmente não será uma grande vaidade:
Estrutura - é uma noção fundamental e às vezes intangível cobrindo o reconhecimento, observação, natureza e estabilidade de padrões e relacionamentos de entidades. Uma estrutura define do que um sistema é feito. É uma configuração de itens. O conceito de estrutura é uma base essencial de praticamente todos os modos de descoberta na ciência, filosofia e arte.
Arte - (significando técnica e/ou habilidade) geralmente é entendida como a actividade humana ligada a manifestações de ordem estética, feita por artistas a partir de percepção, emoções e ideias, com o objectivo de estimular essas instâncias de consciência em um ou mais espectadores, dando um significado único e diferente para cada obra de arte.
Engenharia - é a ciência e a profissão de adquirir e de aplicar os conhecimentos matemáticos, técnicos e científicos na criação, aperfeiçoamento e implementação de utilidades, tais como materiais, estruturas, máquinas, aparelhos, sistemas ou processos, que realizem uma determinada função ou objectivo.
De facto, em cada obra que concebemos, projectamos e executamos, aplicamos os conhecimentos técnicos e científicos, para implementar uma utilidade única, que cria diversas emoções aos espectadores e utilizadores. A estrutura, por sua vez, é uma das bases fundamentais da obra e define do que o sistema é feito.

Uma das obras mais espectaculares do início do séc. XX foi a Igreja da Sagrada Família em Barcelona (obra ainda em conclusão) concebida por Antoni Gaudí. Talvez tenha sido o primeiro a utilizar, de forma generalizada, os parabolóides-hiperbolóides, uma das formas mais comuns na natureza. Daí as semelhanças da forma da catedral com uma construção de térmitas...
Provavelmente, Gaudi está para a engenharia como o Jim Morrison para a música: foi o pioneiro a pôr a "alma" nas obras.

terça-feira, 15 de fevereiro de 2011

A ideia


O objectivo deste Blog é abordar temas relacionados com a Engenharia de Estruturas, desde os modelos de análise até à concepção estrutural.
O nome escolhido "Razão Natural", que pode numa primeira impressão não estar relacionado com os assuntos discutidos, mas está efectivamente ligado ao tema: engenharia de estruturas. A Razão: porque a engenharia segue uma lógica, um conceito; o Natural: porque essa razão é regida pelas forças da Natureza.